比例伺服控制实验课件
气动比例／伺服控制技术及应用21页PPT
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
气动比例／伺服控制技术及应用 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
比例伺服阀培训课件
比例伺服阀培训课件比例伺服阀培训课件伺服阀是一种广泛应用于工业控制系统中的关键元件，其作用是根据输入信号来调节液压系统中的流量和压力。
其中，比例伺服阀是一种特殊类型的伺服阀，它通过调节电流或电压来控制液压系统的输出，具有高精度、高响应速度和稳定性等优点。
本课件将为大家介绍比例伺服阀的工作原理、结构组成以及调试方法等内容。
一、比例伺服阀的工作原理比例伺服阀的工作原理基于电磁力和液压力的相互作用。
当输入信号（电流或电压）改变时，电磁线圈中的电流也会相应改变，从而改变阀芯的位置。
阀芯的位置变化会导致液压系统中的流量和压力发生变化，从而实现对液压系统的精确控制。
二、比例伺服阀的结构组成比例伺服阀由电磁线圈、阀芯、阀座、阀体等组成。
其中，电磁线圈是控制阀芯位置的关键部件，它通过改变电流或电压来改变阀芯的位置。
阀芯与阀座之间的间隙决定了液压系统中的流量和压力。
阀体则起到支撑和密封的作用。
三、比例伺服阀的调试方法1. 调试前的准备工作在进行比例伺服阀的调试之前，需要先检查液压系统的工作状态，确保系统正常运行。
同时，还需要准备好相应的调试工具和设备，如电流表、电压表等。
2. 调试过程中的注意事项在调试比例伺服阀时，需要注意以下几点：- 确保电源正常，避免因电源问题导致的调试失败。
- 逐步调整输入信号，观察液压系统的响应情况，确保调试的稳定性和准确性。
- 注意阀芯的位置和间隙的调整，确保液压系统的流量和压力在设定范围内。
3. 调试后的检查和维护调试完成后，需要对比例伺服阀进行检查和维护，确保其正常工作。
检查包括对阀芯、阀座、阀体等部件的清洁和密封性的检查。
维护包括定期更换液压油、清洗阀芯等。
四、比例伺服阀的应用领域比例伺服阀广泛应用于工业控制系统中，特别是在需要精确控制流量和压力的场合。
例如，它可以用于机床、塑料机械、冶金设备等行业中的液压系统中。
此外，比例伺服阀还可以应用于航空航天、汽车工业等领域。
五、比例伺服阀的发展趋势随着工业自动化水平的提高，对比例伺服阀的要求也越来越高。
液压伺服和电液比例控制技术课件
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9Байду номын сангаас
• 若线圈输入电流，控制线 圈中将产生磁通，使衔铁 上产生磁力矩。
• 当磁力矩为顺时针方向时， 衔铁将连同挡板一起绕弹 簧管中的支点顺时针偏转。
• 图中左喷嘴8的间隙减小， 右喷嘴7的间隙增大，即 压力 p1增大，p2减小，主 滑阀阀芯向右运动，开启 阀口，ps与B相通A与T相 通。
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10
• 在主滑阀阀芯向右运动的同时，通过挡板下端的 弹簧管11反馈作用使挡板逆时针方向偏转，使左 喷嘴9的间隙增大，右喷嘴7的间隙减小，于是压 力p1减小，p2增大。
• 当主滑阀阀芯向右移到
某一位置，又两端压力
差(p1-p2)形成的液压力 通过反馈弹簧杆作用在
挡板上的力矩、喷嘴液
流压力作用在挡板上的
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4
• ⒈电液伺服阀的组成
• 电液伺服阀通常由电气-机械转换装置、液压放大 器和反馈（平衡）机构三部分组成。
• （1）电气-机械转换装置用来将输入的电信号转 换为转角或直线位移输出。
• 输出转角的装置称为力矩马达，输出直线位移装 置称为力马达。
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5
• （2）液压放大器接受小功率的电气-机械转换装 置输入的转角或直线位移信号，对大功率的压力 油进行调节和分配，实现控制功率的转换和放大。
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16
• 4.伺服阀的性能与特点 • 如图，零开口四边滑阀。图示位置阀芯向右偏移，阀
口1和3开启，2和4关闭。 • 压力油源pp经阀口1通往液压缸，回油经阀口3回油箱。
• 优点：伺服阀控制精度高， 响应速度快，特别是电液 伺服系统易实现计算机控 制。
• 在工业自动化设备、航空、 航天、冶金和军事装备中 得到广泛应用。
液压伺服和比例控制系统ppt
差） 经放大器放大后，加于电液伺服
阀转换为液压信号（图中A、b)，以推
动液压缸活塞，驱动控制对象向消除偏
差方向运动。当偏差为零时，停止驱动，
因而使控制对象的位置总是按指令电位
图 7-9 统
电液伺服系
器给定的规律变化。
1-电位器；2-电液伺服阀；3-
液 压缸；4-负载；5-反 馈；
6-指令电位器；7-放大器
液压伺服和比例控制系统
第一节 液压伺服控制 第二节 电压比例控制
液压伺服阀
液压伺服阀是液压伺服系统中最重要、最基本的组成部分，它 起着信号转换、功率放大及反馈等控制作用。电液伺服阀是应用最广 泛的一种，它在接受电器信号模拟后，相应输出调制的流量和压力控 制信号，控制系统压力、流量、方向的变化。它既是电液转换元件， 也是功率放大元件，它能够将小功率的微弱电器输入信号转换为大功 率的液压能（流量和压力）输出。在电液伺服系统中，它将电气部分 和液压部分连接起来，实现电液信号的转换与液压放大。电液伺服阀 是电液伺服系统控制的核心。
量油增路加关，闭而，滑液阀压开缸x0口不量动逐，渐负减载少停。止当在x一0 增个加新到的
x0
位置
上
x时i ，则开口量为零，
，达到一个新的平
衡状态。
号继续如向果右继运续动给。控反制之滑,若阀给向控右制的滑输阀入输信入号一个x负i ，位液移压x缸i 就0会(向跟左随为这负个）信
液压伺服阀系统
反液之压缸,若就给会控跟制随滑这阀个输信入号一向个左负运位动移。xi 0 (向左为负）输入信号，则
液压伺服阀
3〕射流管式伺服阀
组成：如图7-3所示,采用衔铁式力矩马达8带动 射流管及其接收口2，两个接收口直接和滑陶阀 芯5两端面连接，控制滑阀阀芯运动。滑阀陶芯 5靠一个板簧定位,其位移与滑阀阅芯两端压力 差成比例。
伺服电机及其控制原理 ppt课件
开环伺服控制回路
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
步进 驱动器
步进马达
指令脉冲
脉冲马达
１脉冲 ＝ １步进角
例 步进角 ０.３６°的情况 １脉冲 → ０.３６°的动作
１０００脉冲 → ３６０°（１圈）
开环伺服控制回路
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
步进 驱动器
步进马达
位置 ＝ 脉冲数 速度 ＝ 脉冲频率
伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器 控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子 在此磁场的作用下转动，同时电机自带 的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根 据反馈值与目标值进行比较，调整转子 转动的角度。
伺服电机的精度决定于编码器的精度（ 线数）。
其主要特点是：
当信号电压为零时无自转现象，转速 随着转矩的增加而匀速下降。
开环伺服系统结构简图
数控装置发出脉冲指令，经过脉冲分配和功 率放大后，驱动步进电机和传动件的累积误 差。因此，开环伺服系统的精度低，一般可 达到0.01mm左右，且速度也有一定的限制。
开环伺服控制系统
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
步进 驱动器
步进马达
方向指令
没有反馈、只能进行一个方向的控制。 使用步进马达。
1.1 伺服概述
伺服(Servo)，指系统跟随外部指令进行人们所期 望的运动，运动要素包括位置、速度、加速度 和力矩。
伺服控制系统(servo control system)
——是所有机电一体化设备的核心，它的基 本设计要求是输出量能迅速而准确地响应 输入指令的变化，如机械手控制系统的目 标是使机械手能够按照指定的轨迹进行运 动。象这种输出量以一定准确度随时跟踪 输入量（指定目标）变化的控制系统称为 伺服控制系统，因此，伺服系统也称为随 动系统或自动跟踪系统。它是以机械量如 位移、速度、加速度、力、力矩等作为被 控量的一种自动控制系统。
液压伺服与比例控制系统课件-电液伺服系统的校正
6.3 电液伺服系统的校正 二 、速度和加速度校正
速度反馈校正的主要作用是提高主回路的静态刚度，减少速 度反馈回路内的干扰和非线性的影响，提高系统的静态精度。加 速度反馈校正主要是提高系统的阻尼。
根据需要速度反馈与加速度反馈可以单独使用，也可以联合 使用。
（二）动压反馈校正
图6-19 带动压反馈的系统方框图
采用动压反馈校正可以提高系统的阻尼，而又不降低系统的静刚度。 采用压力反馈或动压反馈提高系统的阻尼比，同样受局部反馈回路 稳定性的限制。当Kfp过高时，由于伺服阀等小参数的影响局部反馈回路 就会变得不稳定。
6.3 电液伺服系统的校正
（一）压力反馈校正
图6-18 带压力反馈的系统方框图
校正后的阻尼比： 位置系统的开环传递函数：
6.3 电液伺服系统的校正
由上式可以看出，压力反馈不改变开环增益和液压固有频率，但使阻 尼比增加了。
压力反馈校正是通过增加系统的总流量- 压力系数来提高阻尼的。 显然，压力反馈降低了系统的静刚度。
（二）滞后校正举例
加入滞后校正后
6.3 电液伺服系统的校正
此时，系统的开环传递函数为
其中，校正后的速度放大系数
6.3 电液伺服系统的校正
图6-16 具有滞后校正的位置伺服系统伯德图
6.3 电液伺服系统的校正
设计滞后校正网络的设计步骤：
1 根据稳态误差要求，确定系统速度放大系数 2 画出未校正系统的伯德图，检查相位裕量和增益裕量，是否满足
6.3 电液伺服系统的校正
以上讨论了比例控制的电液位置伺服系统，其性能主要由动力 元件参数所决定。对这种系统，单纯靠调整增益往往满足不了系统 的全部性能指标，这时就要对系统进行校正，高性能的电液伺服系 统一般都要加校正装置。
第4章 气动比例／伺服控制技术及应用.
第4章气动比例／伺服控制技术及应用随着电子、材料、控制理论及传感器等科学技术的发展，气动比例／伺服控制技术得到了快速提高。
以比例／伺服控制阀为核心组成的气动比例／伺服控制系统可实现压力、流量连续变化的高精度控制，能够满足自动化设备的柔性生产要求。
气动控制系统与油压控制系统相比，最大的不同点在于空气与油压的压缩性和粘性的不同。
空气的压缩性大、粘性小，有利于构成柔软型驱动机构和实现高速运动。
相反，压缩性大会带来压力响应的滞后；粘性小意味着系统阻尼小或衰减不足，易引起系统响应的振动。
另外，由于阻尼小，系统的增益系数不可能高，系统的稳定性易受外部干扰和系统参数变化的影响，难于实现高精度控制。
过去人们一直认为气动控制系统只能用于气缸行程两端的开关控制，难于满足对位置或力连续可调的高精度控制要求。
但是，随着新型的气动比例／伺服控制阀的开发和现代控制理论的导入，气动比例／伺服控制系统的控制性能得到了极大的提高。
再加上气动系统所具有的轻量、价廉、抗电磁干扰和过载保护能力等优点，气动比例／伺服控制系统越来越受到设计者的重视，其应用领域正在不断地扩大。
4.1 气动比例／伺服控制阀比例控制阀与伺服控制阀的区别并不明显，但比例控制阀消耗的电流大、响应慢、精度低、价廉和抗污染能力强；而伺服阀则相反。
再者，比例控制阀适用于开环控制，而伺服控制阀则适用于闭环控制。
由于比例／伺服控制阀正处于不断地开发和完善中，新类型较多。
4.1.1 比例控制阀气动比例控制阀能够通过控制输入信号(电压或电流)，实现对输出信号(压力或流量)的连续成比例控制。
按输出信号的不同，可分为比例压力阀和比例流量阀两大类。
其中比例压力阀按所使用的电控驱动装置的不同，又有喷咀挡板型和比例电磁铁型之分。
其分类如图4-1所示。
图4-1 气动比例控制阀的类型1 比例压力阀（1）喷咀挡板型。
喷咀挡板型比例压力阀的主阀结构和工作原理与先导式减压阀相似，都是调整、控制二次输出压力。
液压伺服与比例控制系统课件
液压比例控制系统的优缺点
缺点
容易出现泄漏和污染：液压系统存在一定的泄漏和污染问题，需要采取措施进行防护。
对温度和压力变化敏感：液压系统的性能受到温度和压力变化的影响较大，需要进行补偿和 调整。
04
液压伺服与比例控制系统的设计 与应用
缺点
维护成本高、液压油易污染、温 度变化影响大、管道复杂、对油 液清洁度要求高等。
03
液压比例控制系统的工作原理
液压比例控制系统的组成
控制器
用于接收输入信号，并生 成控制指令。
执行器
根据控制器的指令，驱动 液压比例阀，以实现对流 量的控制。
反馈传感器
监测执行器的位置或速度 ，将其转化为电信号反馈 给控制器，以形成闭环控 制。
促进工业技术创新
液压伺服与比例控制系统的发展推动了工业技术的创新， 为工业生产带来了更多的可能性，为工业发展注入了新的 动力。
改变工业生产模式
液压伺服与比例控制系统的应用改变了传统的工业生产模 式，实现了更加智能化、网络化的工业生产，为工业发展 带来了新的机遇和挑战。
THANKS
感谢观看
液压伺服与比例控制系统的安全操作规程
在操作前阅读使用手册，按照手册要 求进行操作。
检查液压系统的各个部件是否正常， 无泄漏和损伤。
在操作过程中，不要在危险的情况下 进行操作，如设备故障、人员伤害等 。
在操作过程中，要注意安全保护措施 ，如佩戴安全帽、安全手套等。
06
液压伺服与比例控制系统的发展 趋势及未来展望
液压比例控制系统的分类
按控制方式
开环控制、闭环控制。
按液压执行元件
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比例伺服控制实验指导书
实验一 焊接机
实验目的：
1． 通过使用比较器面板，能够熟练掌握比较器原理、使用和操作 2．
能够设置定点和偏差
实验主要设备仪器：
比较器
比较器用来对两个模拟电压进行比较。
一个电压形成一个定点，并于输入电压相比较。
依据比较的结果得到比较器相应的输出量。
正向－转换比较器具有两个特点：当输入信号超过定点定位时，输出信号设定。
当输入信号降到定点定位以下时，输出信号复位。
在一些比较器中，开关特性取决于输入信号是升高还是降低。
这种情况下，比较器的输出在两种不同的输入信号值间转换。
这两种输入信号值的不同之处称
输入信号
为转换差异或滞后。
有转换差异的比较器也称为施密特触发器。
比较器面板
比较器面板有两个分离的输入口（INA, INB ），二者均可以作用在两个独立的比较器中的一个。
这些输出口则指定为OUTA1, OUTA2 和OUTB1, OUTB2。
输出激励可由LED S 显示。
设定点和滞后值通过转换开关的方式来选择。
设定电压：－10V……+10V
滞后：0V (5V)
启动值＝定位值＋1/2滞后
关闭值＝定位值－1/2滞后
实验要求：
不同厚度的金属板元件可以使用点焊机和气动焊钳来压紧。
金属板的不同厚度可以通过传感器测出。
焊钳的压力与气缸腔的压力成正比。
为检测焊钳的夹紧力就得先测量气缸的压力。
压力传感器同步压力并把一个对应的压力信号输出到比较器。
这样就可以知道焊钳的夹紧力是否在允许的的滞后范围。
当焊钳的夹紧力超过了允许的上限，信号灯就会发光提示。
当焊钳的夹紧力没有降到允许的上限以下前，灯光会一直保持提示。
比较器压力传感器器
气动装置
焊钳夹
实验步骤和习题：
1．计算设定点和偏差
2．设置设定点和偏差
3．绘出气动和电气测试回路
气缸压力公式：
[]
[]
[]
40
3.14
⨯
⨯
气缸内压力N
气缸压力bar=
直径mm
气缸直径50mm
气缸压力＝传感器输入压力
偏差＝气缸压力的差异
定位值＝气缸上限压力－1/2偏差
把测量的值填入表格中：
实验二 冲压机
实验目的：
熟悉和掌握线性电位计的设计原理和操作模式
实验主要设备仪器：
线性电位计
线性电位计能用来测量长度和距离。
电位计把物理量位移转换成一个电压信号。
这是使用了电压分配器的原理 计算电位的输出电压：
0i
total
R U U R =
因为电阻R 与游标位移I 成正比，所以用以下的表达公式：
0i
total
I U U I =
电位计的长度450mm 。
传输到传感器上的电压在0和10V 之间，这主要取决于游标的位移。
使用电压必须在15V 和24V 之间。
附加的电路系统把这个电压转换成电位计使用的恒定的电压10V .
电位计有四个电路连接： ● 电压电压24V(或25V) ● 接地电压0V （或参考地面） ● 信号电压 ● 信号接地
信号接地
参考地面或0
信号
或
线性轴
这里使用的线性执行机构是一个无杆缸，这个无杆缸通过一个磁性连接驱动导杆上的滑块而运动。
不带补偿作用控制系统结构：
实验步骤和习题： 1． 安装实验回路
2． 填写位置靠近与电压关系的表格
输入变量（提供压缩空气）
输出变量（滑块移动）
3．绘制电位器特性图
电压（
位置(
电位器特性曲线是什么形状？
电位计零点位置的偏差多大？
实验三比例伺服控制
实验目的：
1．熟悉PID控制器功能。
2．熟悉和掌握比例伺服控制回路的闭环结构，通过调节PID控制器，达到闭环控制系统的稳定。
实验主要设备仪器及说明：
闭环控制原理
闭环控制回路流程图。
由于它的信号流程图为封闭结构，所以称为封闭控制环：
干扰变量
被控变量X
被控变量X是闭环控制回路的输出变量。
被控变量也称为实际值。
参变量W
参变量W为假定的可控变量的值。
一个理想闭环控制，参变量和被控量有相同的值。
参变量也成为设定值。
系统偏差e
系统偏差e是参变量和反馈变量之间的差值，为了简便期间，我们可以用被控变量来代替反馈变量。
则得到的公式：e = W – X
校正变量Y
控制器比较被控变量与参变量。
它形成控制器输出变量，该变量称为校正变量，校正变量Y用于控制器执行元件的控制作用。
它构成控制系统的输入信号。
最终控制元件
最终控制元件是控制系统的一部分，它由校正变量来激励，并作用于闭环控制回路的能量流上。
控制系统元件
控制系统元件是闭环控制回路的组成部分，它产生控制变量。
测量系统
测量系统用来测量被控变量。
测量系统也常常称为传感器或编码器。
开环和闭环的区别
在操作中输出量不断反馈的回路称为闭环控制回路，在操作中输出量没有反馈的回路称为开环控制回路
反馈
在闭环控制回路的信号流程图中测量值反馈到控制器的输入端。
这种现象称为反馈。
稳定性
在一个闭环控制系统中，用一个正确的选择的控制器和标准的控制器参数，则被控变量将随参变量有一个小的滞后和轻微的偏差。
如果控制器不正确的设置，则被控变量可能出现振荡。
如果控制器严重地错误设置，则可能导致稳态振荡。
PID 控制面板功能
面板所需的电源电压是24V 。
这种电压在内部被转换为±15V
供给面板。
这
240
参考变量比例元件
校正变量
积分元件微分元件系统偏差被控变量
参考值
15
两种电压是相互独立的，也就是说，控制电路板由两个零电动势（模拟接地和电源接地0V）。
两者不那相互连接起来，因为这样会对信号产生干扰。
LED显示任何一个可能发生饱和的输出电压。
PID控制面板上装有一个动态PID控制器。
PID控制器三个平行分支组成P比例控制器，I积分控制器，D微分控制器，都可以独立的打开和关闭。
也可以相互组合使用，如PI，PD，PID，并可用旋钮进行调节。
比例控制器（P控制器）由以下部分组成：
参变量和被控变量都为输入信号，参变量和被控变量产生e, 比例控制器放大系统偏差产生YP，增益的大小取决于比例系数KP。
表达式YP=K P· e，限制器的作用就是限制P控制器的校正变量在最终控制在激励范围之内。
校正变量y可以分接在输出端。
参考变量
被控变量
积分控制器（I控制）
参变量和被控变量产生均为微分输入，参变量和被控变量产生系统偏差e, 系统偏差e与作用时间t有关，并且通过KI而放大，表达式YI=K I·e·t，限制器的作用就是限制P控制器的校正变量在最终控制在激励范围之内。
校正变量y可以分接在输出端。
参考变量
被控变量
微分控制器（D控制）
参变量和被控变量都为输入信号，参变量和被控变量产生e，控制器放大系统偏差de/dt，增益的大小取决于微分系数KD。
表达式YD=K P·de/dt，限制器的作用就是限制P控制器的校正变量在最终控制在激励范围之内。
校正变量y 可以分接在输出端。
参考变量
被控变量
PID控制面板的电子电路由以四个下功能块组成：
●电源
●信号输入
●PID控制器
●信号输出
换向阀MPYE5-1/8
换向阀MPYE5-1/8，是3位5通阀，有五个气口，三个主要的阀芯位置。
在
有电磁铁那一边磁铁线圈通电，阀体就会被吸引到那边，通过控制阀体的移动来档住或空出的排气的孔，来控制不同的出气孔的。
驱动器用来直接控制阀芯。
当使用此阀时，驱动器可以控制阀的气体流量。
由该阀组成的闭环控制系统将进一步改善其精确性。
接线图，气动和电气符号如下：
电源
信号电压
接地信号
接地电压
压力/信号特性曲线，显示控制阀的操作压力与输入信号间的函数关系
操作压力（）
阀所需的激励电压（）
换向阀MPYE5-1/8具有：
●一些比例阀的特性，如简单，低成本。
●一些伺服阀的特性，如良好的动态和精度
比例伺服控制示意图
实验步骤和习题： 1．
比例伺服控制闭环回路的安装和调试，画出具体的电路图。
2．
根据经验设定状态控制器的参数。
3．
观测不同系数的达到稳定情况，并加以说明。
24。